光触媒/抗菌バイオマテリアル

<研究員>

  • 小関 弘展
  • 堀内 英彦
  • 志田 崇之
  • 依田 周
  • 野口 智恵子

<発表学会> 

  • 日本整形外科学会基礎学術集会
  • 日韓合同整形外科シンポジウム
  • 日本骨折治療学会
  • 日本骨・関節感染症学会
  • 日本関節病学会
  • 日本レーザー医学会総会
  • Asian Biomaterials Congress
  • 西日本整形災害外科学会
  • 長崎感染症研究会
  • Combined Meeting of the Orthopaedic Research Societies
    Asian Biomaterials Congress

<発表雑誌> 


  • Japanese Journal of Infectious Diseases
  • Biomedical Research
    Surface and Interface Analysis
    Surface and Coatings Technology
  • 日本骨・関節感染症学会雑誌
  • 整形・災害外科
  • 関節外科
  • 整形外科
  • PLoS One
    BMC Microbiology
    International Journal of Nanomedicine
    European Journal of Orthopaedic Surgery & Traumatology

(協力)

  • 産業技術総合研究所中部センター瀬戸サイト
  • 国立医薬品食品衛生研究所医療機器部
  • 産業技術総合研究所九州センター生産計測技術研究センター応力発光技術チーム
  • 長崎県工業技術センター
  • 東京工業大学大学院生命理工学研究科生物プロセス専攻量子生命科学技術創生
  • 名古屋大学工学研究科化学・生物工学専攻生物機能工学分野
  • 昭和大学藤が丘病院
  • 九州大学大学院工学研究院知能機械システム部門
  • 長崎大学熱帯医学研究所
  • 長崎大学 先導生命科学研究支援センター
  • 東京医科歯科大学生体材料工学研究所

研究論文(英文)

  • Hironobu Koseki, Masato Tomita, Takayuki Shida, Itaru Yoda, Hidehiko Horiuchi, Yoshitomo Morinaga, Katsunori Yanagihara, Hideyuki Sakoda, Makoto Osaki, Early Staphylococcal Biofilm Formation on Solid Orthopaedic Implant Materials: in vitro study, PLoS One, 2014 9;9(10): e107588. doi: 10.1371/journal.pone.0107588. eCollection 2014
  • Itaru Yoda, Hironobu Koseki, Masato Tomita, Takayuki Shida, Hidehiko Horiuchi, Hideyuki Sakoda, Makoto Osaki, Effect of surface roughness of biomaterials on Staphylococcus epidermidis adhesion, BMC Microbiology, Volume 2014, 14: 234, DOI: 10.1186/s12866-014-0234-2, 2014
  • Takayuki Shida, Hironobu Koseki, Itaru Yoda, Hidehiko Horiuchi, Hideyuki Sakoda, Makoto Osaki, Adherence ability of Staphylococcus epidermidis on Prosthetic Biomaterials: an in vitro study, International Journal of Nanomedicine, Vol. 2013:8 p3955-3961, DOI: 10.2147/IJN.S51994
  • Hironobu Koseki, Tomohiko Asahara, Takayuki Shida, Itaru Yoda, Hidehiko Horiuchi, Koumei Baba, Makoto Osaki, Clinical and histomorphometrical study on titanium dioxide-coated external fixation pins, International Journal of Nanomedicine, Vol 2013:8, p593-599, DOI: http://dx.doi.org/10.2147/IJN.S39201, 2013
  • Hironobu Koseki, Toshiyuki Tsurumoto, Hiroyuki Shindo, Popliteal pterygium associated with atrial septal defect, European Journal of Orthopaedic Surgery & Traumatology (Eur J Orthop Surg Traumatol), Volume 20, p419-421, 2010
  • Koseki H, Tsurumoto T, Osaki M, Shindo H, Multifocal osteonecrosis caused by traumatic pancreatitis in a child. A case report, The Journal of Bone and Joint Surgery, American volume, Volume 91, Number 9, Sep 2009, p2229-31, 2009 「査読あり」(IF 4.309)
  • Hironobu Koseki, Hiroyuki Shindo, Itaru Furuichi, Koumei Baba, Carbon Ion Implantation Improves the Tribological Properties of Co-Cr-Mo Alloy against Ultra-high Molecular Weight Polyethylene, Surface and Interface Analysis, Volume 40, Issue 9, July 31 2008, p1278-1283, 2008 「査読あり」(IF 1.393)                                        
  • Hironobu Koseki, Hiroyuki Shindo, Koumei Baba, Takamasa Fujikawa, Nobuo Sakai, Yoshinori Sawae, Teruo Murakami, Surface-engineered metal-on-metal bearings improve the friction and wear properties of local area contact in total joint arthroplasty, Surface and Coatings Technology, Volume 202, Issue 19, June 25 2008, p4775-4779, 2008 「査読あり」(IF 2.199)
  • Shiraishi K, Koseki H, Tsurumoto T,  Baba K, Naito M, Nakayama K, Shindo H: Antibacterial metal implant with a TiO2-conferred photocatalytic bactericidal effect against Staphylococcus aureus. Surface and Interface Analysis 41:17-22, 2008
  • Koseki H, Shiraishi K, Asahara T, Tsurumoto T, Shindo H, Baba K, Taoda H, Terasaki  N: Photocatalytic bactericidal action of fluorescent light in a titanium dioxide particle mixture: an in vitro study. Biomed Res 30: 189-192, 2009
  • Tomohiko Asahara, Hironobu Koseki, Toshiyuki Tsurumoto, Koutaro Shiraishi, Hiroyuki Shindo, Koumei Baba, Hiroshi Taoda, and Nao Terasaki :The Bactericidal Efficacy of a Photocatalytic TiO2 Particle Mixture with Oxidizer against Staphylococcus aureus .Japanese Journal of Infectious Diseases  62( 5):378-380, 2009,
  • Hironobu Koseki, Koutaro Shiraishi, Toshiyuki Tsurumoto, Tomohiko Asahara, Koumei Baba, Hiroshi Taoda, Nao Terasaki, Hiroyuki Shindo:Bactericidal performance of photocatalytic titanium dioxide particle mixture under ultraviolet and fluorescent light: an in vitro study .Surface and Interface Analysis  41(10):771-774,2009,
  • Hiura T, Koseki H, Shiraishi K, Asahara T, Tsurumoto T, Shindo H, Baba K, Taoda H, Terasaki N: Photocatalytic TiO2 particles confer  superior antibacterial  effects in a nutrition-rich environment: an in vitro study. Biomed Res.31(2): 151-154, 2010

研究論文(和文)

  • 小関弘展,志田崇之,依田 周,堀内英彦,迫田秀行,尾﨑 誠,生体人工材料表面への表皮ブドウ球菌付着性の比較,日本関節病学会誌,Vol.33 (No.1) : p79-83, 2014
  • 志田崇之,小関弘展,依田 周,堀内英彦,迫田秀行,尾﨑 誠,チタン系人工材料の表面粗さと表皮ブドウ球菌付着量の関係,日本骨・関節感染症学会誌,Vol.27 : p91-94, 2013
  • 小関弘展,志田崇之,依田 周,堀内英彦,迫田秀行,尾﨑 誠,生体人工材料表面におけるバイオフィルム形成,関節外科(基礎と臨床),Vol.32 (No.1) : p101-105, 2013
  • 白石公太郎,小関弘展,弦本敏行,進藤裕幸,馬場恒明,垰田博史: 光触媒酸化チタンの黄色ブドウに対する殺菌効果 薄膜と微粒子水溶液. 日本骨・関節感染症学会雑誌 22 : 17-21, 2009
  • 小関弘展,  白石公太郎,  弦本敏行,  進藤裕幸,  垰田博史,  寺崎正:新しい医療技術 蛍光灯による酸化チタン微粒子溶液の光触媒殺菌作用. 整形・災害外科52 (3): 287-291, 2009
  • 小関弘展, 弦本敏行, 進藤裕幸, 垰田博史:生体環境条件における酸化チタンの光触媒抗菌性評価. 整形外科61(12):1326-1328, 2010
  • 小関弘展, 白石公太郎, 浅原智彦, 日浦 健, 弦本敏行, 進藤裕幸, 垰田博史, 岩沢篤郎: 光触媒酸化チタン微粒子溶液の細胞毒性. 関節外科 29(6):752-755, 2010
  • 小関弘展, 浅原智彦, 白石公太郎, 日浦 健, 弦本敏行, 進藤裕幸, 馬場恒明, 林 徳眞吉: 創外固定ピン感染に対する酸化チタンの有用性 In vivo study.日本骨・関節感染症学会雑誌 23:64-66, 2010

 光触媒(二酸化チタン)とは太陽や蛍光灯などの光が当たると、その表面で強力な酸化力が生まれ、接触してくる有機化合物や細菌などの有害物質を除去することができる環境浄化材料です。

 二酸化チタンは、わたしたちの身近なところで昔から多く使用されてきました。例えば、普段使っている歯磨き粉、化粧品、塗料などです。この場合二酸化チタンは白色の顔料として用いられてきました。現在でも製造されている二酸化チタンの大部分が顔料として使用されています。

 

 

 光触媒に使われているものはまだまだ少量ですがこの抗菌特性を利用して、以前より産業界では建物の外壁、トイレ・浴室の床、キッチン等に光触媒を使用してきました。しかし医療材料としては今日まで一般的ではありませんでした。

 整形外科領域ではいかにしてインプラント感染を防ぐか、が永遠のテーマであり「①清潔操作」「②適切な抗菌剤の使用」がこれまでの主な手法でした。しかしながらこれらの手法が発達した現在でも100%の予防は不可能です。残るはインプラント自体に如何に抗菌能力を持たせるかですが、金属表面の加工、材質の改良等により細菌の付着能力をある程度低下させることはできても細菌自体の殺傷能力のあるインプラントは現在まで開発されていません。

 我々はこの光触媒の酸化作用に着目し、整形外科領域のインプラントへ応用できないか研究を続けてきました。in vivoの実験では既にその殺菌作用が証明されており、現在はin vitroでの実験を行っています。少しずつデータも出てきています。この分野での研究は国内でも先駆けて行っていますので今後更なる発展が期待されます。